(57)【要約】【課題】  生産性が高く、高品位・高精度で、フルカラー・デスプレイの使用に適した多色表示を可能とする多色発光デバイスおよびその製造方法を提供すること。【解決手段】着色基板、前記着色基板上に独立して配置される少なくとも３種類のカラーフィルタおよび有機発光素子を含む多色発光デバイスであって、着色基板は、有機発光素子とカラーフィルタの間に配設され、有機発光素子からの発光の一部を透過させ、一部を吸収し、吸収した波長とは異なる波長の光を放出することを特徴とする多色発光デバイス。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
着色基板、前記着色基板上に独立して配置される少なくとも３種類のカラーフィルタおよび有機発光素子を含む多色発光デバイスであって、
前記着色基板は、前記有機発光素子と前記カラーフィルタの間に配設され、前記有機発光素子からの発光の一部を透過させ、一部を吸収し、吸収した波長とは異なる波長の光を放出することを特徴とする多色発光デバイス。
【請求項２】
前記有機発光素子からの光が青色から緑色であり、前記着色基板により赤色光を放出することを特徴とする請求項１に記載の多色発光デバイス。
【請求項３】
前記着色基板が、前記着色基板中に少なくとも１種類以上の有機蛍光材料を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の多色発光デバイス。
【請求項４】
着色基板を準備する工程と、前記着色基板の一方の表面上に独立して配置される少なくとも３種類のカラーフィルタを配置する工程と、前記着色基板のもう一方の表面上に有機発光素子を配設する工程とを備えることを特徴とする多色発光デバイスの製造方法。
【請求項５】
着色基板を準備する工程と、前記着色基板の一方の表面上に少なくとも３種類のカラーフィルタを配設する工程と、前記着色基板のもう一方の表面上にガスバリア層を配設する工程と、前記ガスバリア層上に有機発光素子を配設する工程とを順に備えたことを特徴とする多色発光デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生産性が高く、高品位・高精度で、フルカラー・デスプレイの使用に適した多色表示を可能とするカラーフィルタを備えた多色発光デバイス及びその製造方法に関するものである。該多色発光デバイスは、イメージセンサ、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、テレビ、オーディオ、ビデオ、カーナビゲーション、電話機、携帯端末、ならびに産業用計測器の表示などに使用することが可能である。
【背景技術】
【０００２】
表示装置に適用される発光素子の一例として、電界発光素子が知られている。電界発光素子は、薄膜の自発光型素子であり、低駆動電圧、高解像度、高視野角といった優れた特徴を有することから、それらの実用化に向けて様々な検討がなされている。
【０００３】
この電界発光素子を用いたフルカラーディスプレイの作製方式としては、１）電界を印加することにより、それぞれ赤色、緑色および青色に発光する素子を配列する「３色発光方式」、２）白色の発光を特定波長域の光を透過させるカラーフィルタを通して赤色、緑色および青色の光とする「カラーフィルタ方式」、および、３）近紫外光、青色光、青緑色光または白色光を吸収し、波長分布変換を行って可視領域の光を発光する色変換色素をフィルタに用いる「色変換方式」が提案されている。
【０００４】
これらの中で、上記カラーフィルタ方式の中には、フレキシブル基板に色素を含有させる、あるいは色素膜を接着させることによりカラーフィルタを形成し、白色発光のＥＬ素子と組み合わせることで、赤色、緑色および青色を取り出すことを提案しているものもある（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３６９７４号公報
【特許文献２】特開２０００−２４３５６５号公報
【特許文献３】特開昭５０−６４１０号公報、
【特許文献４】特開昭６１−６５２２６号公報、
【特許文献５】特開昭６４−２２９８７号公報、
【特許文献６】特開昭６４−６０６７１号公報、
【特許文献７】特開平１−１６８９１１号公報、
【特許文献８】特開２００４−７５８９１号公報
【特許文献９】特開２００２−１８７９６７号公報
【特許文献１０】特開平８−１０６００６号公報
【特許文献１１】特開平６−２２８４４０号公報
【特許文献１２】特開２００４−６６４５７号公報
【特許文献１３】特開２００２−３７８９９号公報
【特許文献１４】特開２００４−１５１２６４号公報
【特許文献１５】特開平５−１３４１１２号公報
【特許文献１６】特開平７−２１８７１７号公報
【特許文献１７】特開平７−３０６３１１号公報
【特許文献１８】特開平５−１１９３０６号公報
【特許文献１９】特開平７−１０４１１４号公報
【特許文献２０】特開平７−４８４２４号公報
【特許文献２１】特開平６−３００９１０号公報
【特許文献２２】特開平７−１２８５１９号公報
【特許文献２３】特開平８−２７９３９４号公報
【特許文献２４】特開平９−３３０７９３号公報
【特許文献２５】特開平８−２７９３４号公報
【特許文献２６】特開平５−３６４７５号公報
【非特許文献１】月刊ディスプレイ、第３巻第７号 (1997)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記１）の「３色発光方式」では、赤色、緑色、青色を塗り分けるプロセス難度が高いため、大型化が困難である。また、金属電極の反射を防止する円偏光板（透過率５０％以下）が必要になり、コストも増加してしまい効率のロスも大きい。
また、上記２）の「白色＋カラーフィルタ方式」としては、ＥＬ素子を白色発光させる方法（特許文献２）があるが、この方法では、ＥＬ素子の発光スペクトルの電流依存性が大きくなるという問題や駆動によって発光バランスが崩れやすくなる結果、色ずれが生じるといった問題が生じる。そのためフルカラー有機ＥＬディスプレイとして寿命が低下してしまうという問題が生じる。
【０００７】
さらに、上記特許文献１では、フレキシブル基板カラーフィルタの製造方法として２つの例が挙げられているが、同様の問題を有している。すなわち、第１のフレキシブル基板にカラーフィルタ膜を接着させる方法では、赤色、緑色、青色の別に接着させる必要があり、工程が複雑になってしまう問題がある。また、第２の熱転写方式の方法では、色素を含浸させ、赤色、緑色、青色のカラーフィルタを形成しているが、この方法ではフィルムに色素が拡散して導入されるため、精度良く赤色、緑色、青色のパターンの形成が困難であるという問題がある。
生産効率・色の問題を解決する方式としては、上記３）の「色変換式」が挙げられるが、色変換層形式の工程があるためプロセスが多くなる傾向があり、その結果コストが高くなってしまう可能性がある。
このように、これまで提案されているカラー化方式はいずれも問題があった。したがって、本発明の目的は、上記のような問題を解決し、生産性が高く、高品位・高精度で、フルカラー・デスプレイの使用に適した多色表示を可能とする多色発光デバイスおよびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の多色発光デバイスは、着色基板、この着色基板上に独立して配置される少なくとも３種類のカラーフィルタおよび有機発光素子を含む多色発光デバイスであって、
この着色基板は、有機発光素子とカラーフィルタの間に配設され、有機発光素子からの発光の一部を透過させ、一部を吸収し、吸収した波長とは異なる波長の光を放出することを特徴とする。この際、有機発光素子からの光は青色から緑色であり、着色基板により赤色光を放出するものが好ましい。また、本発明では、補色層の機能を有する着色基板に、着色基板中に少なくとも１種類以上の有機蛍光材料を含ませることにより、簡易な染色方法によって基板に補色層機能を持たせることができる。また、カラーフィルタを保護する層を更に含むことができる。
【０００９】
また、本発明の多色発光デバイスは、着色基板を準備する工程と、前記着色基板の一方の表面上に、独立して配置される少なくとも３種類のカラーフィルタを配置する工程と、前記着色基板のもう一方の表面上に有機発光素子を配設する工程とを備える方法により製造することができる。この際、有機発光素子を配設する工程の前に、ガスバリア層を配設する工程を設けることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、上記のような構成をとることにより、色変換層をパターン化して設けるための厚膜工程をなくすことができるので全体の製造工程数を少なくすることができる。その結果、製造工程が少ない簡便な方法により、歩留まりよく多色発光デバイスを製造することが可能となる。
また、本発明の多色発光デバイスでは、補色層の機能を有する着色基板を採用していることから、着色基板自体の膜厚を厚くすることができ、その結果、この着色基板の着色に用いる有機蛍光材料の濃度を低濃度にした場合でも高品位・高精度で充分な光学濃度および色変換の強度を提供することができる。また、着色に低濃度の有機蛍光材料を使用できることから、濃度消光による効率の低下を防止することが可能である。
したがって、本発明の多色発光デバイスは、製造工程を簡便にでき生産性が高いというコスト面、および、低濃度の補色層色素を用いることにより、初期効率の低下を抑制することができるという面の両方において望ましい効果をもたらす。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施形態の一つである多色発光デバイスの模式断面図を図１に示す。
本実施形態の多色発光デバイスは、着色基板６の一方の表面上に、独立して配置される少なくとも３種類のカラーフィルタ（赤色：３、緑色：４、青色：５）およびブラックマトリクス２が積層され、その上に保護層１が積層されている。また、着色基板６のもう一方の表面上にガスバリア層７、有機発光素子（透明電極８、有機発光体９および反射電極１０）が積層されている。保護層１、ブラックマトリクス２、およびガスバリア層７は、任意選択的に設けてもよい層であるが、好ましくは設けることが望ましい層である。以下、各構成要素について説明する。
【００１２】
１．補色層の機能を有する着色基板６
本発明の着色基板６は、補色層としての機能を有する。後述するように、たとえば、有機蛍光材料で基板を着色することにより補色層の機能を有する着色基板を作製することができる。
【００１３】
１−１．基板材料
本発明の着色基板６に用いる基板は、可視光透過率に優れ、多色発光デバイスの形成プロセスにおいて、各プロセスで用いられる条件（溶媒、温度等）により変化を受けず、寸法安定性に優れたものが好ましく、多色発光デバイスの性能低下を引き起こさないものが好ましい。たとえば、ガラス、各種プラスチック、若しくは各種フィルム等を用いることができる。
ガラスの具体例としては、窓ガラス、ビンガラス、容器ガラスなどとして一般的に使用されている普通のガラスであるシリカガラス、シリカガラスにＮａ２Ｏを添加したソーダ・シリカガラス、ソーダ・シリカガラスにＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｋ２Ｏなどを添加したソーダ石灰ガラス、ＰｂＯを高濃度に含む鉛ガラスなどの軟質ガラスを挙げることができる。また、耐食性が大きく、理化学器具、医療器具、薬品容器などに使用されているホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラスなどの硬質ガラスを挙げることができる。
プラスチック、フィルム材料の具体例としては、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルスルホン、ポリビニルブチラール、ポリフェニレンエーテル、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ノルボルネン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、イソブチレン−無水マレイン酸共重合樹脂、環状オレフィン系樹脂のような熱可塑性樹脂；エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ビニルエステル樹脂、イミド系樹脂、ウレタン系樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂のような熱硬化性樹脂；あるいはポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネートなどと３官能性または４官能性のアルコキシシランを含む化合物から形成されるポリマーハイブリッドなどを使用することができる。
その他に、光硬化性樹脂または光熱併用硬化型樹脂を、光および／または熱処理して、ラジカル種やイオン種を発生させて重合または架橋させ、不溶不融化させた硬化物も使用することができる。
【００１４】
具体的には、光硬化性樹脂または光熱併用硬化型樹脂の硬化物とは、（１）アクロイル基またはメタクロイル基を複数有するアクリル系多官能モノマーおよびオリゴマーと、光または熱重合開始剤からなる組成物の膜を光または熱処理して、光ラジカルまたは熱ラジカルを発生させて重合させたもの、（２）ポリビニル桂皮酸エステルと増感剤とからなる組成物を光または熱処理により二量化させて架橋したもの、（３）鎖状または環状オレフィンとビスアジドとからなる組成物の膜を光または熱処理してナイトレンを発生させ、オレフィンと架橋させたもの、および（４）エポキシ基を有するモノマーと光酸発生剤とからなる組成物の膜を光または熱処理して、酸（カチオン）を発生させて重合させたものなどを含む。特に、（１）に記載のアクリル系多官能モノマーおよびオリゴマーと開始剤との混合物は、高精細でのパターニングが可能であり、また耐溶剤性、耐熱性等の信頼性の観点からも好ましい。
【００１５】
１−２．補色層の機能を持たせる色素
基板に補色層の機能を持たせる色素は、有機発光素子の有機発光体からの発光の一部を透過させ、一部を吸収し、吸収した波長とは異なる波長の光を放出する機能を有するものであり、無機若しくは有機の蛍光または燐光を有する材料である。
無機蛍光体の材料としては、例えば、特許文献３〜８等に等に記載されている無機蛍光体が挙げられる。具体的な無機蛍光体としては、Ｙ２Ｏ２Ｓ、Ｚｎ２ＳｉＯ４等に代表される金属酸化物、Ｃａ５（ＰＯ４）３Ｃｌ等に代表されるリン酸塩、ＺｎＳ、ＳｒＳ、ＣａＳ等に代表される硫化物等を結晶母体とし、これら母核にＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ等の希土類金属のイオンやＡｇ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｓｂ等の金属のイオンを賦活剤または共賦活剤として組合せたものを挙げることができる。
【００１６】
本発明においては、補色層の機能を持たせる色素としては、青色〜緑色光（４００〜５５０ｎｍ）の発光を広く吸収して、赤色の蛍光を放出する有機蛍光材料を用いることが好ましく、有機蛍光材料は単独で使用しても良いし、２種類以上を組合せて使用してもよい。
具体的な赤色蛍光材料としては、例えばローダミンＢ、ローダミン６Ｇ、ローダミン３Ｂ、ローダミン１０１、ローダミン１１０、スルホローダミン、ベーシックバイオレット１１、ベーシックバイオレット２などのローダミン系色素；シアニン系色素、１−エチル−２−[４−（ｐ−ジメチルアミノフェニル）−１３−ブタジエニル]−ピリジウム−パークロレート（ピリジン１）などのピリジン系色素；あるいはオキサジン系色素などを挙げることができる。さらに、各種染料（直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料など）も、適切な波長域における吸収性、蛍光性があれば使用することができる。
【００１７】
また、着色基板より出力する白色光のスペクトル、特に出力される赤色光を調節する手段としては、補色層の機能を持たせる色素として前記赤色蛍光材料の他に、緑色蛍光材料を添加することもできる。緑色蛍光材料をさらに添加した場合、青色光から緑色光への変換、さらに緑色から赤色光への変換を効率よく行うことができるという効果が得られる。
【００１８】
具体的な緑色蛍光材料としては、たとえば、３−（２’−ベンゾチアゾリル）−７−ジエチルアミノクマリン（クマリン６）、３−（２’−ベンゾイミダゾリル）−７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノクマリン（クマリン７）、３−（２’−Ｎ−メチル−ベンゾイミダゾリル）−７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノクマリン（クマリン３０）、２，３，５，６−１Ｈ，４Ｈ−テトラヒドロ−８−トリフルオロメチルキノリジノ（９，９ａ，１−ｇｈ）クマリン（クマリン１５３）等のクマリン系色素；あるいはクマリン色素系染料であるベーシックイエロー５１；さらにはソルベントイエロー１１、ソルベントイエロー１１６等のナフタルイミド系色素などを挙げることができる。さらに、各種染料（直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料など）も、適切な波長域における吸収性、蛍光性があれば使用することができる。
【００１９】
本発明の好ましい実施態様は、２つの波長域（青色から緑色）の成分を含む有機発光体の発光の一部を赤色に変換し、全体として３つの波長域の成分を含む白色光を得ることである。したがって、補色層の機能を持たせる色素として用いることができる色変換機能を有する有機蛍光材料の種類および添加量は、有機発光体の発光スペクトル、各色素の吸収／蛍光スペクトルおよび基板材料の膜厚などに大きく依存するために一概には述べられないが、有機発光体からの光の補色層の機能を有する着色基板を透過する部分とこの着色基板からの発光分との和が、目的とする白色スペクトルとなるようにバランスの調整を行うことが可能である。なお、後述するように、本発明では、比較的厚い膜厚の基板材料を用いることができるが、この場合、補色層の機能を持たせる色素の添加濃度を低くすることができるので、高品位・高精度で充分な色変換の強度を提供することができる。
【００２０】
１−３．基板の着色方法
基板の着色方法としては、基板に使用する材料により、一般的に使用される着色方法を適宜選択して行えばよい。なお、「着色方法」とは、基板に、上記の補色層の機能を持たせる色素を用いて着色する方法（染色する方法も含む）をいい、その手段は問わない。
ガラスの着色方法としては、一般的に使用されているガラスの材料に金属イオン、非金属イオン、金属コロイドなどを添加する方法を挙げることができる。これらの方法の中では、金属イオンを添加する方法を用いることが一般的であり、好ましい。
【００２１】
また、プラスチック、各種の樹脂等で形成されたフィルムの着色方法（染色方法も含む）としては、一般的に、原料として着色された樹脂を用いる方法や、透明なフィルムを後の工程で熱と圧力をかけ両面から染色する方法等を挙げることができる。また、フィルムに直接色を印刷するコーティング方法を使用してもよい。その他にも、昇華移染法による有機ガラスの着色方法（特許文献９参照）、色素分子注入方法によるフィルムの着色方法（特許文献１０参照）、ポリシランフィルムの染色方法（特許文献１１参照）、ポリエステルフィルムの染色方法（特許文献１２および特許文献１３参照）、ノルボルネン系樹脂フィルムの着色方法（特許文献１４参照）等が開示されており、これらの方法を適宜選択して使用することができる。また、このような着色（または染色）方法で着色（または染色）された基板は、部分着色（または染色）、表面着色（または染色）や濃度勾配を持たせることができる。
【００２２】
なお、本発明の着色基板６の膜厚は、特に限定されるものではないが、基板を着色する際に、低濃度の色素を使用して着色できるという点からは、着色基板の厚さは比較的厚いことが好ましい。ガラス基板では、たとえば、３０μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましく、プラスチック基板では、たとえば、３０μｍ〜２００μｍの範囲内であることが好ましい。上記範囲内よりも厚い場合は、耐衝撃性が劣ることや、巻き取り時に巻き取りが困難となり、水蒸気や酸素等のガズバリア性の劣化が見られることがある。また、上記範囲内により薄い場合には、機械適性が悪く、水蒸気や酸素等に対するガズバリア性の低下が見られるからである。
そして、このように本発明では補色層の機能を持たせる色素の濃度を低濃度にした場合でも高品位・高精度で充分な色変換の強度を提供することができる。また、着色に低濃度の有機蛍光材料を使用できることから、濃度が高い場合に起こる色素の分解を防止ができる多色発光デバイスを提供することができる。
このように本発明は、簡易な染色方法によって着色基板に補色層の機能を持たせることにより、好ましくは、有機発光素子からの青色から緑色の光を、着色基板の有する補色層の機能により赤色光に変換させることにより、生産性が高く、高品位・高精度で、フルカラー・デスプレイの使用に適した多色表示を可能とする多色発光デバイスおよびその製造方法を提供することができる。
【００２３】
２．カラーフィルタおよびブラックマトリクス
本発明の多色発光デバイスに用いられるカラーフィルタ（３，４，５）は、補色層を有する着色基板を透過した光の所望の波長域の成分を透過させるための層であり、１つまたは複数種の層を設けてもよい。カラーフィルタとしては、液晶ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ用途のものを適用することができ、近年では、フォトレジストに顔料を分散させた顔料分散型カラーフィルタが広く用いられている。
【００２４】
図１に示した構成においては、カラーフィルタ３，４，５は、お互いに異なる波長域に透過域を有するカラーフィルタである。例えば、カラーフィルタ３を赤色領域（６００ｎｍ以上の波長域）の光を透過する赤色カラーフィルタとし、カラーフィルタ４を緑色領域（５００〜６００ｎｍの波長域）の光を透過する緑色カラーフィルタとし、カラーフィルタ６を青色領域（４００〜５５０ｎｍの波長域）の光を透過する青色カラーフィルタとすることができる。
【００２５】
発光デバイスをディスプレイとして用いる場合、各カラーフィルタは、後述する電極の配置により画定される画素または副画素の位置に相応して設けられる。それぞれのカラーフィルタの画素ないし副画素の間に形成される間隙に、可視領域の光を透過しないブラックマトリクス２を配設することが一般的に行われる。ブラックマトリクス２は、多色発光デバイスのコントラスト比の向上に有効である。本発明におけるブラックマトリクス２は、フラットパネルディスプレイ用途に市販されている材料を用いて形成することができる。
【００２６】
３．保護層１
カラーフィルタの保護層１は、カラーフィルタを保護する目的、および、膜面の平滑化を目的に配設されるものである。このため、この保護層の形成に際しては、可視光透過性に富み且つカラーフィルタを劣化させない材料を用いて、カラーフィルタの機能を低下さないように保護層を配設できるプロセスを選択する必要がある。
保護層１は、可視域における透明性が高く（４００〜７００ｎｍの範囲で透過率５０％以上）、１００℃以上のガラス転移温度（Ｔｇ）および鉛筆硬度２Ｈ以上の膜硬度を有し、カラーフィルタ上に平滑に塗膜を形成でき、カラーフィルタ３〜５の機能を低下させない材料から形成される。たとえば、イミド変性シリコーン樹脂（特許文献１５〜１７参照）、無機金属化合物（ＴｉＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等）をアクリル、ポリイミド、シリコーン樹脂等の中に分散した材料（特許文献１８、１９参照）、紫外線硬化型樹脂としてエポキシ変性アクリレート樹脂（特許文献２０参照）、アクリレートモノマー／オリゴマー／ポリマーの反応性ビニル基を有した樹脂、レジスト樹脂（特許文献２１〜２４参照）、ゾル−ゲル法で形成される無機化合物（非特許文献１、特許文献２５参照）、フッ素系樹脂（特許文献２４、２６参照）などの光硬化型樹脂および／または熱硬化型樹脂を挙げることができる。これら樹脂材料を用いてガスバリア層を形成する場合、その形成法は特に制限はない。たとえば、乾式法（スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法など）、あるいは湿式法（スピンコート法、ロールコート法、キャスト法など）のような慣用の手法により形成することができる。
【００２７】
４．ガスバリア層７（任意成分）
ガスバリア層７は、その下に形成される層に由来する水分および／または酸素が有機発光体に到達して有機発光体を劣化させることを防止することを目的とする層である。
ガスバリア層７を、電気絶縁性ならびにガスおよび有機溶剤に対するバリア性を有し、可視域における透明性が高く（４００〜８００ｎｍの範囲で透過率５０％以上）、かつその上に形成される電極の成膜条件に耐える硬度として好ましくは鉛筆硬度２Ｈ以上の膜硬度を有する材料を用いても形成してもよい。そのような材料として、たとえば、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘＯｙ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、ＺｎＯｘ等の無機酸化物、無機窒化物等の材料を使用できる。これらの無機材料を用いてガスバリア層７を形成する場合にも特に制約はなく、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法、ディップ法、ゾル−ゲル法等の慣用の手法により形成できる。ガスバリア層７は、前述の材料の単層であってもよく、あるいは前述の材料から形成される複数の層の積層構造であってもよい。
【００２８】
本実施形態の多色発光デバイスにガスバリア層７を配設する場合には、視野角特性におよぼす影響を考慮する必要がある。厚すぎるガスバリア層７を形成した場合、有機発光体を発した光がガスバリア層７を透過して補色層の機能を有する着色基板６に到達するまでの光路長が長くなる。その結果、斜め方向から多色発光デバイスを見た場合に、隣接する別の色の画素ないし副画素への光の漏れ（光学的クロストーク）が発生する。多色発光デバイスのディスプレイとしての表示性能を考慮すると、本来の画素ないし副画素の発光量に対する、光学的クロストークによる隣接する画素ないし副画素の発光量の比率を十分に小さくすることが要求される。この点を考慮すると、ガスバリア層７膜厚（複数層の積層体である場合は、総膜厚）は、０．１〜５μｍであることが好ましい。
【００２９】
５．電極
本発明の有機発光素子は、陽極と陰極との間に挟持された有機発光体９を備えた有機発光層を含む。この中で、陽極と陰極の何れか少なくとも一方は、有機発光体９の発する可視光の波長域において透明であることが好ましく、透明である電極を通してこの光を発して、上記のカラーフィルタに光を入射させる。
本発明において、透明電極８および反射電極１０の一方を陽極として、他方を陰極として用いることが可能であるが、透明電極８を陽極として、反射電極１０を陰極として用いることが望ましい。透明電極８および反射電極１０のそれぞれを複数のストライプ形状部分電極から形成して、パッシブマトリクス駆動を行うようにしてもよい。この場合、透明電極８のストライプ形状部分電極の延びる方向は、反射電極１０のストライプ形状部分電極の延びる方向と交差し、好ましくは直交する。あるいはまた、別途、複数のスイッチング素子（ＴＦＴなど）を設け、複数のスイッチング素子に１対１で対応する複数の部分電極から反射電極１０を構成して、アクティブマトリクス駆動を行うようにしてもよい。この場合には透明電極８は一体型の電極として形成される。
【００３０】
透明電極８は、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ：Ａｌなどの導電性金属酸化物を、スパッタ法を用いて積層することにより形成される。透明電極８は、波長４００〜８００ｎｍの光に対して好ましくは５０％以上、より好ましくは８５％以上の透過率を有することが好ましい。透明電極８は、通常５０ｎｍ以上、好ましくは５０ｎｍ〜１μｍ、より好ましくは１００〜３００ｎｍの範囲内の厚さを有することが望ましい。
【００３１】
反射電極１０は、高反射率の金属、アモルファス合金、微結晶性合金を用いて形成されることが好ましい。高反射率の金属は、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒなどを含む。高反射率のアモルファス合金は、ＮｉＰ、ＮｉＢ、ＣｒＰおよびＣｒＢなどを含む。高反射率の微結晶性合金は、ＮｉＡｌなどを含む。あるいはまた、前述の高反射率の金属を含む他の合金（たとえばＭｇ／Ａｇ合金など）を用いることができる。反射電極１０は、蒸着、スパッタなどの当該技術において知られている任意の方法で形成することができる。
【００３２】
６．有機発光体
有機発光体９は、透明電極８と反射電極１０との間に挟持され、少なくとも有機発光層を含む。必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、および／または電子注入層を介在させた構造を有する。より具体的には、たとえば以下に示すような構造が挙げられる。
【００３３】
（１）陽極／有機発光層／陰極
（２）陽極／正孔注入層／有機発光層／陰極
（３）陽極／有機発光層／電子注入層／陰極
（４）陽極／正孔注入層／有機発光層／電子注入層／陰極
（５）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子注入層／陰極
上述の（１）〜（５）の構造において、陽極は好ましくは透明電極８であり、陰極は好ましくは反射電極１０である。
【００３４】
正孔注入層の材料としては、フタロシアニン（Ｐｃ）類（銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）などを含む）またはインダンスレン系化合物などを用いることができる。
【００３５】
正孔輸送層は、トリアリールアミン部分構造、カルバゾール部分構造、オキサジアゾール部分構造を有する材料（たとえばＴＰＤ、α−ＮＰＤ、ＰＢＤ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡなど）を用いて形成することができる。
【００３６】
電子注入層の材料としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、またはＣｓなどのアルカリ金属、Ｂａ、Ｓｒなどのアルカリ土類金属またはそれらを含む合金、希土類金属、あるいはそれら金属のフッ化物などの用いることができるが、それらに限定されるものではない。本発明の構成においては、バッファ層を設けて、電子注入効率を高めてもよい。バッファ層の膜厚は、駆動電圧および透明性等を考慮して適宜選択することができるが、通常の場合には１０ｎｍ以下であることが好ましい。あるいはまた、アルカリ金属ないしアルカリ土類金属をドープしたアルミニウムのキノリノール錯体を用いてもよい。
【００３７】
有機発光層の材料としては、任意の公知の材料を用いることができる。たとえば、青色から青緑色の発光を得るためには、例えば縮合芳香環化合物、環集合化合物、金属錯体（Ａｌｑ３のようなアルミニウム錯体など）、スチリルベンゼン系化合物（４，４’−ビス（ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）など）、ポルフィリン系化合物、ベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、ベンゾオキサゾール系などの蛍光増白剤、芳香族ジメチリディン系化合物などの材料が好ましく使用される。あるいはまた、ホスト化合物にドーパントを添加することによって、種々の波長域の光を発する有機発光層を形成してもよい。ホスト化合物としては、ジスチリルアリーレン系化合物（たとえば出光興産製ＩＤＥ−１２０など）、Ｎ，Ｎ’−ジトリル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルビフェニルアミン（ＴＰＤ）、アルミニウムトリス（８−キノリノラート）（Ａｌｑ３）等を用いることができる。ドーパントとしては、ペリレン（青紫色）、クマリン６（青色）、キナクリドン系化合物（青緑色〜緑色）、ルブレン（黄色）、４−ジシアノメチレン−２−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−６−メチル−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ、赤色）、白金オクタエチルポルフィリン錯体（ＰｔＯＥＰ、赤色）などを用いることができる。
本発明の好ましい実施態様では、青色から緑色の発光の一部を補色層の機能を有する着色基板において赤色光へと変換することによって、赤色、緑色および青色の３波長域の成分を十分に含む白色光を得ることができる。
【００３８】
次の本発明の多色発光デバイスの製造方法について、以下に説明する。
本発明の多色発光デバイスの製造方法は、補色層の機能を有する着色基板を準備する工程と、前記着色基板の一方の表面上に、独立して配置される少なくとも３種類のカラーフィルタを配置する工程と、前記着色基板のもう一方の表面上に有機発光素子を配設する工程とを備えることを特徴とする。
【００３９】
すなわち、まず、上記の「１．補色層の機能を有する着色基板」で説明したようにして、補色層の機能を有する着色基板を準備する。次に、この前記着色基板の一方の表面上に、「２．カラーフィルタおよびブラックマトリクス」で説明したように、少なくとも３種類のカラーフィルタ、好ましくは赤色、緑色、青色のカラーフィルタを独立に配設する。この際、ブラックマトリクスの配設は任意であるが、配設することが好ましい。また、カラーフィルタの保護層を設けることが好ましい。
さらに、前記着色基板のもう一方の表面上に、上記に説明したように通常の方法にしたがって、有機発光素子を配設する。この際、有機発光素子を配設する工程の前に、ガスバリア層を配設する工程を設けることができる。
【００４０】
なお、カラーフィルタを配置する工程と、有機発光素子を配設する工程は、何れを先に行ってもよい。
【実施例】
【００４１】
以下に具体例を示して、本発明をさらに説明するが、本発明はこれら実施例の記載によって制限されるものではない。
【００４２】
本発明のパターニング法を適用した場合の一例を、図を参照しながら以下に説明する。
【００４３】
［実施例１］
（補色層の機能を有する基板の作製）
蛍光色素であるローダミンＢ４８ｇを、１Ｌのエタノール−水混合溶媒（組成比率、５：１）に溶解させた。次に、この溶液が入れられた染色浴を80℃まで昇温させた。そして、この溶液中に、アクリル系樹脂フィルム（含脂環骨格ビスメタアクリレート９４重量部と含脂環骨格ビスモノアクリレート６重量部とからなる樹脂組成物をフィルム化したもの：膜厚５０μｍ）を１時間浸して、染色フィルム基板を得た。
【００４４】
（カラーフィルタ）
上記フィルム基板上に、ブラックマトリクス材料（ＣＫ−７００１：富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ製）、赤色カラーフィルタ材料（ＣＲ−７００１：富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ製）、緑色カラーフィルタ材料（ＣＧ−７００１：富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ製）、および青色カラーフィルタ材料（ＣＢ−７００１：富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ製）を用いて、ブラックマトリクスおよびカラーフィルタ（赤色、緑色および青色）を成膜した。緑色カラーフィルタの膜厚を２μｍとし、他の層の膜厚を１μｍとした。
【００４５】
各カラーフィルタは、赤色、緑色および青色の副画素を横方向に整列させた一組を画素とするように形成した。各副画素の寸法は縦３００μｍ×横１００μｍであり、隣接する副画素間の間隔を縦方向３０μｍ、横方向１０μｍとした。したがって１つの画素は縦３００μｍ×横３２０μｍの寸法を有し、隣接する画素間の間隔は縦方向３０μｍ、横方向１０μｍであった。本実施例においては、縦方向に５０画素、横方向に５０画素を配列させ、合計２５００画素を形成した。
【００４６】
（保護層）
光重合性樹脂Ｖ２５９ＰＡ／Ｐ５（新日鐵化成工業株式会社）を溶解させ、塗布液を得た。そして、上記カラーフィルタ上面に、フォトリソグラフ法を用いてこの塗布液を塗布し、膜厚２μｍの保護層を得た。
【００４７】
（ガスバリア層）
次に保護層の上に、スパッタ法を用いて膜厚０．５μｍのＳｉＯ２を堆積させて、ガスバリア層を形成した。スパッタ装置としてＲＦ−プレーナマグネトロン型装置を用い、ターゲットとしてＳｉＯ２を用いた。スパッタガスとしてＡｒを使用し、形成時の基板温度を８０℃に設定した。
【００４８】
（有機発光体）
次に、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子注入層／陰極なる層構成で、電極および有機発光体を形成した。
【００４９】
まず、上記フィルム基板の下面に、スパッタ法によって透明電極（ＩＴＯ）を全面にわたって堆積させた。次にＩＴＯ上にレジスト剤「ＯＦＲＰ−８００」（東京応化製）を塗布した後に、フォトリソグラフィー法にてパターニングを行い、幅１０５μｍ、ピッチ１１０ｍｍ、膜厚１００ｎｍのストライプパターンからなる陽極を得た。
【００５０】
次いで、前記陽極を形成した基板を抵抗加熱蒸着装置内に装着し、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層および電子注入層を、真空を破らずに順次成膜した。成膜に際して真空槽内圧は１×１０−４Ｐａまで減圧した。正孔注入層として、膜厚１００ｎｍの銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を積層した。正孔輸送層として、膜厚２０ｎｍの４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）を積層した。そして、有機発光層として、膜厚３０ｎｍの４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）を積層させた。そして、電子注入層としては、膜厚２０ｎｍのＡｌｑ３のようなアルミニウム錯体を積層させた。
【００５１】
この後、陽極（ＩＴＯ）のラインと垂直に、幅０．３ｍｍ、ピッチ０．３３ｍｍギャップのストライプパターンが得られるマスクを用いて、真空を破ることなしにＭｇ／Ａｇ（重量比１０／１）を堆積させ、膜厚２００ｎｍの電極を得た。
【００５２】
最後に、得られた積層体を、乾燥窒素雰囲気（酸素濃度および水分濃度ともに１０ｐｐｍ以下）のグローブボックス内に移動させ、封止ガラスおよびＵＶ硬化型接着剤を用いて封止し、発光デバイスを得た。このようにして得られた多色発光デバイスの構造を図１に示す。  
【００５３】
［比較例１］
（カラーフィルタ）
透明基板として、実施例１で使用したものと同様のアクリル系樹脂フィルム基板（６４５ｍｍ×８４５ｍｍ×１．１ｍｍ）（透明基板１１）上に、ブラックマトリクス材料（ＣＫ−７００１：富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ製）、赤色カラーフィルタ材料（ＣＲ−７００１：富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ製）、緑色カラーフィルタ材料（ＣＧ−７００１：富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ製）、および青色カラーフィルタ材料（ＣＢ−７００１：富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ製）を用いて、ブラックマトリクス２およびカラーフィルタ（赤色、緑色および青色）を成膜した。緑色カラーフィルタの膜厚を２μｍとし、他の層の膜厚を１μｍとした。
【００５４】
各カラーフィルタは、赤色、緑色および青色の副画素を横方向に整列させた一組を画素とするように形成した。各副画素の寸法は縦３００μｍ×横１００μｍであり、隣接する副画素間の間隔を縦方向３０μｍ、横方向１０μｍとした。したがって１つの画素は縦３００μｍ×横３２０μｍの寸法を有し、隣接する画素間の間隔は縦方向３０μｍ、横方向１０μｍであった。本実施例においては、縦方向に５０画素、横方向に５０画素を配列させ、合計２５００画素を形成した。
【００５５】
（蛍光変換層の配設）
次に、上記のブラックマトリクスおよびカラーフィルタを備えた透明基板上に、蛍光変換層を配設した。すなわち、以下のようにして、緑色カラーフィルタ上に緑色蛍光変換層を配設（１３）し、赤色カラーフィルタ上に赤色蛍光変換層を配設（１２）した。なお、青色カラーフィルタ（１４）の上には蛍光変換層を配設していない。
【００５６】
（ａ）緑色蛍光変換層の配設
蛍光色素であるクマリン６（０．７重量部）を、溶剤のプロピレングリコールモノエチルアセテート（ＰＥＧＭＡ）１２０重量部に溶解させた。この溶液に対して、光重合性樹脂「Ｖ２５９ＰＡ／Ｐ５」（新日鐵化成工業株式会社）１００重量部を加えて溶解させ、塗布液を得た。この塗布溶液を、上記のカラーフィルタを備えた透明基板上に、スピンコート法を用いて塗布し、フォトリソグラフ法により、パターニングを実施し、緑色カラーフィルタ上に線幅０．１３４ｍｍ、ピッチ１．０１６ｍｍ、膜厚８μｍのラインパターンを得た。
【００５７】
（ｂ）赤色蛍光変換層の配設
蛍光色素であるクマリン６（０．６重量部）、ローダミン６Ｇ（０．３重量部）、ベーシックバイオレット１１（０．３重量部）を、溶剤のプロピレングリコールモノエチルアセテート（ＰＥＧＭＡ）１２０重量部に溶解させた。この溶液に対して、光重合性樹脂Ｖ２５９ＰＡ／Ｐ５（新日鐵化成工業株式会社）１００重量部を加えて溶解させ、塗布液を得た。この塗布溶液を、上記のカラーフィルタを備えた透明基板上に、スピンコート法を用いて塗布し、フォトリソグラフ法により、パターニングを実施し、赤色カラーフィルタ上に線幅０．１３４ｍｍ、ピッチ１．０１６ｍｍ、膜厚８μｍのラインパターンを得た。
【００５８】
（平坦化層の作製）（図２中では図示せず）
これらの緑色蛍光変換層および赤色蛍光変換層（蛍光変換フィルタ）の上に、平坦化層としてＵＶ硬化型樹脂（エポキシ変性アクリレート）を、スピンコート法を用いて塗布し、高圧水銀灯にて照射し、膜厚８μｍの層を形成させた。この時、蛍光変換フィルタのパターンは変形がなく、且つ、この平坦化層の上面は平坦であった。
【００５９】
（ガスバリア層）（図２中では図示せず）
次に平坦化層の上に、スパッタ法を用いて膜厚０．５μｍのＳｉＯ２を堆積させて、ガスバリア層を形成した。スパッタ装置としてＲＦ−プレーナマグネトロン型装置を用い、ターゲットとしてＳｉＯ２を用いた。スパッタガスとしてＡｒを使用し、形成時の基板温度を８０℃に設定した。
【００６０】
（有機発光体）
上記のようなガスバリア層の上に、さらに、実施例１と同様の方法により、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子注入層／陰極なる層構成で、電極および有機発光体を形成した。そして、最後に、実施例１と同様の方法によって封止を行い、多色発光デバイスを得た。このようにして得られた従来型の多色発光デバイスの構造を図２に示す。
【００６１】
以上のようにして得られた実施例１と比較例１の多色発光デバイスの全画素を発光させて、その発光のＣＩＥ  ＸＹＺ表色系における色度（ｘ，ｙ）を測定した。得られた点灯特性を表１に示す。なお、赤・青・緑各色のバックライトは同一条件で点灯させた。輝度（白色点灯）は、比較例を１として比較した。
【００６２】
【表１】
2006269227.tif 000003
【００６３】
上記のように、本発明の実施例１では、比較例１と同様の色度および輝度比が得られた。すなわち、色変換層をパターン化して設けるための厚膜工程を必要としない方法により製造された本発明の多色発光デバイスは、厚膜工程を有する従来からの製造方法により製造された多色発光デバイスと、同様の高品位・高精度を示すことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施形態の多色発光デバイスの構造の一例を示す模式的断面図である。
【図２】従来型（色変換方式）の多色発光デバイスの構造の一例を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１  保護層
２  ブラックマトリクス
３  赤色カラーフィルタ
４  緑色カラーフィルタ
５  青色カラーフィルタ
６  補色層の機能を有する基板
７  ガスバリア層
８  陽極
９  有機発光体
１０  陰極
１１  透明基板
１２  赤色蛍光変換層＋赤色カラーフィルタ
１３  緑色蛍光変換層＋緑色カラーフィルタ
１４  青色カラーフィルタ
【図１】
2006269227.tif 000004
【図２】
2006269227.tif 000005